Yatsiuk M. Development of the scientific basis for assessing water security of Ukraine as a component of environmental safety

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Science (DSc)

State registration number

0525U000026

Thesis Registration Form

0525U000026.pdf

Applicant for

Mykhailo Yatsiuk

Specialization

21.06.01 - Екологічна безпека

Date of defense

13-02-2025

Specialized Academic Board

Д 26.880.01

State Ecological Academy of Postgraduate Education and Management

Essay

The dissertation presents a theoretical generalisation and a new solution to the problem of water security assessment in Ukraine. The scientific and methodological foundations for determining an acceptable level of water security at the national and sectoral levels, in particular through the assessment of water availability in key river basins, have been developed. A new approach to the formation of indicators for assessing water security is proposed, which takes into account the impact of climate change, anthropogenic pressure, military operations and reduced environmental sustainability. The thesis develops a scientific and methodological framework for determining an acceptable level of water security at the national and sectoral levels, in particular through the assessment of water availability in key river basins. A new approach to the formation of indicators for assessing water security is proposed, which takes into account the impact of climate change, anthropogenic pressure, military operations and reduced environmental sustainability. The dissertation offers a new perspective on the state of water security in Ukraine and proposes a scientific and methodological approach to the formation of sectoral components and indicators for assessing the level of water security in Ukraine at the state level, taking into account the negative effects of climate change, anthropogenic pressure, military operations and the integrated reduction of environmental sustainability. A new author's approach to assessing Ukraine's water security has been developed, which at the national level will correspond to such an ecological state of the state's water management complex when the key criteria will allow assessing and achieving an acceptable level of satisfaction of water users' water needs. The water security assessment should include the following components: an indicator of the availability of water resources of sufficient quality for a particular territory or basin, social and economic blocks, as well as the possibility of transforming water security indicators as a component of environmental security. The scientific and methodological approaches to water security management as a component of environmental security based on the basin principle and taking into account the negative impact of a complex of natural and technological threats of climate change, anthropogenic pressure, socio-economic transformations and the impact of war are proposed and scientifically substantiated. A new model of water security management is scientifically substantiated and its levels are determined (mini - at the level of households, meso - at the level of associations of territorial communities and macro - at the level of river basins). A method for identifying the level of environmental safety of water bodies under conditions of uncertainty as an indicator of water safety, which is solved by system analysis methods using a multi-criteria approach, has been developed. The study identifies and assesses the main climate risks, such as an increase in summer air temperature, a decrease in river flow, and an increase in evaporation and precipitation. The conceptual framework for managing drought prevention measures in Ukraine to ensure and maintain a sufficient level of food security in the country is substantiated. Indicators and technological measures to improve the condition of lake, wetland and river ecosystems as indicators of water security are identified. The methodology for assessing the state of water security of Ukraine, taking into account the requirements of the EU WFD, is scientifically substantiated by determining the ecological status of surface water massifs in the river basins of Ukraine. Based on our own research, we have developed a methodology for peatland renaturalization, including organizational measures, engineering and technical solutions, and recommendations for ecosystem restoration, with an emphasis on environmental, social and economic sustainability. A model and algorithm for the re-naturalization of drained peatlands in terms of predicting the complex impact of global climate change and the consequences of military operations on the state of marsh ecosystems has been developed. According to the developed methodology, the current level of water security as a component of environmental safety is defined as THREATENING, since Ukraine has no legislatively regulated unified national water management structure, incomplete institutional reform and division of functions, and no powers of the BWRB and basin councils. The water security system is not harmonised with social and economic development. There is an insufficient level of public investment, no economic value of water, and no legislative regulation of budgetary allocation for water resources restoration.

Official opponents

Serhii Chumachenko
Yevhenii Yakovliev
Oleksandr Kravchenko

Research papers

1. Gadzalo, Y., Romashchenko, M., Yatsiuk, M. (2018). Conceptual framework to ensure water security in Ukraine. Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences. IAHS Scientific Assembly 2017 – Water Security and the Food-Water-Energy Nexus: Drivers, Responses and Feedbacks at Local to Global Scales. Port Elizabeth. P. 63-68. DOI: https://doi.org/10.5194/piahs-376-63-2018 (Scopus, Q3).

2. Fedun, I., Kudyrko, L., Shnyrkov, O., Bey, R., Yatsiuk, M., Syniuchenko, A. (2023). Economic and Political Challenges of Development in Ukraine Industry 4.0. In: Alareeni, B., Hamdan, A., Khamis, R., Khoury, R.E. (eds). Digitalisation: Opportunities and Challenges for Business. ICBT 2022. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 620. Springer, Cham. pp 453-467. https://doi.org/10.1007/978-3-031-26953-0_42 (Scopus, Q4).

Kovalchuk P., Kovalchuk V., Balykhina H., Yatsiuk M., Demchuk O. and Nechai O. (2023). Mathematical Modeling Methods of Evolutionary Dynamics of Wetland Ecosystems in a Changing Climate, 2023 IEEE 18th International Conference on Computer Science and Information Technologies (CSIT), Lviv, Ukraine, 2023, pp. 1-4. DOI: 10.1109/CSIT61576.2023.10324092 (Scopus).

4. Didovets I., Snizhko S., Yatsiuk M., Hattermann F. and Bronstert A. (2023). Climate Change Impact Assessment on Ukraine and Establishing an Alternative and Sustainable Source of Fresh Water for Mykolaiv. European Association of Geoscientists & Engineers. 17th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, Nov 2023, Volume 2023, p. 1-5. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.2023520085 (Scopus).

5. Snizhko, S., Didovets, I., Shevchenko, O., Yatsiuk M., Hattermann, F.F., Bronstert, A. (2024). Southern Bug River: Water Security and Climate Changes Perspectives for Post-War City of Mykolaiv, Ukraine. Frontiers in Water, 6. https://doi.org/10.3389/frwa.2024.1447378 (Scopus, Q2).

6. Tarariko O.H., Cruse R.M., Ilienko T.V., Kuchma T.L. Kozlova A.O., Andereiev A.A., Yatsiuk M.V., & Velychko V.A. (2024). Impact of climate changes on agroresources of Ukrainian Polissia based on geospatial data. Agricultural Science and Practice, 11(2), 3-29 https://doi.org/10.15407/agrisp11.02.003. (Scopus, Q4).

7. Handbook of Research on Improving the Natural and Ecological Conditions of the Polesie Zone: monograph. Rokochinskiy A., Kuzmych L., Volk P. (EDT). IGI Global. Hershey, PA, USA, 2023. ISBN 10: 1668482487. DOI: 10.4018/978-1-6684-8248-3. (Scopus).

8. Balancing Water-Energy-Food Security in the Era of Environmental Change. Kuzmych, L. (Ed.). Hershey, PA: IGI Global Scientific Publishing, 2025 https://doi.org/10.4018/979-8-3693-5693-7.

9. Яцюк М.В., Адаменко Т.І., Ромащенко М.І., Цвєткова Г.М., Колмаз Ю.Т., Кульбiда М.І., Прокопенко А.Л., Сайдак Р.В., Сидоренко О.О. Концептуальні основи плану управління посухами в Україні. Київ: ФОП Ямчинський О.В., 2021. 44 с.

10. Гребінь В.В., Яцюк М.В., Чунарьов О.А. Гідрографічне районування території України як передумова розробки планів інтегрованого управління річковими басейнами. Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. 2012. Т.2(27). С. 8-16 (Фахове видання).

11. Гребінь В.В., Яцюк М.В., Чунарьов О.В. Гідрографічне районування території України: принципи, критерії, порядок здійснення. Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. 2013. Т.1 (28). С. 6-16 (Фахове видання).

12. Гребінь В.В., Яцюк М.В., Чунарьов О.В. Водогосподарське районування території України: критерії та порядок виділення водогосподарських ділянок. Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. 2013. Т. 3. С. 6-14 (Фахове видання).

13. Ромащенко М.І., Яцюк М.В., Жовтоног О.І., Дехтяр О.О., Сайдак Р.В., Матяш Т.В. Наукові засади відновлення та розвитку зрошення в Україні в сучасних умовах. Меліорація і водне господарство, 2017. № 2 (106). С. 3-14 (Фахове видання).

14. Ромащенко М., Яцюк М., Шевчук С., Шевченко А. [та ін.]. Водна безпека – запорука сталого розвитку України. Вісник аграрної науки. К.: Державне видавництво «Аграрна наука». Вип. 11 (18). 2018. С. 177-185 (Фахове видання).

15. Ромащенко М.І., Яцюк М.В., Дехтяр О.О. Концептуальні засади реформування водогосподарської галузі України. Вісник аграрної науки. К.: державне видавництво «Аграрна наука». Вип. 12(18). 2018. С. 9-18 (Фахове видання).

16. Romashchenko M.I., Yatsiuk M.V., Shevchenko A.M. [та ін.]. Problems and water-ecological risks of site development on the drained lands of an old floodplain of the Dnieper river. Land Reclamation and Water Management, 2019. № 1. Р. 20-27. DOI: https://doi.org/10.31073/mivg201901-170 (Фахове видання).

17. Ромащенко М.І., Дехтяр О.О., Гусев Ю.В., Яцюк М.В. [та ін.]. Проблеми та основні напрями розвитку зрошення та дренажу в Україні в умовах змін клімату. Меліорація і водне господарство, 2020. № 1. С. 56-67 (Фахове видання).

18. Ковальчук П.І., Коваленко Р.Ю., Яцюк М.В. [та ін.]. Системна модель інтегрованого управління водними ресурсами р. Інгулець за басейновим принципом. Меліорація і водне господарство, 2020. № 1. С. 37-48 (Фахове видання).

19. Ромащенко М.І., Яцюк M.B., Шевченко A.M. [та ін.]. Проблеми та перспективи використання меліорованої заплави р. Ірпінь за сучасних соціально-економічних і кліматичних трансформацій. Меліорація і водне господарство, 2020. № 1. С. 144-157 (Фахове видання).

20. Ромащенко М.І., Гусев Ю.В., Шатковський А.П., Сайдак Р.В., Яцюк М.В., Шевченко А.М., Матяш Т.В. Вплив сучасних кліматичних змін на водні ресурси та сільськогосподарське виробництво. Меліорація і водне господарство, 2020. № 1. С. 5-22 (Фахове видання).

21. Ромащенко М.І., Яцюк M.B., Сидоренко О.О. [та ін.]. Причини обміління Шацьких озер і шляхи регулювання водного балансу. Вісник аграрної науки, 2020. № 8. С.5-13 (Фахове видання).

22. Yatsiuk M., Mosiichuk Y.B., Matselyuk Ye.M., Mosiichuk A.B. Analysis of the hydrochemical regime of the Dnipro reservoirs. Меліорація і водне господарство, 2023. № 1. С. 66-74. DOI: https://doi.org/10.31073/mivg202301-354 (Фахове видання).

23. Осадча Н.М., Набиванець Ю.Б., Яцюк М.В. Аналіз оцінки якості води в Україні та основні завдання її адаптації до Європейського законодавства. Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. № 265. 2013. С. 46-53.

24. Yatsiuk M., Nabyvanets Y., Osadcha N. Adaptation of Ukrainian water resource assessment to European legislation. Meteorology, Hydrology and Water Management. 2017. Vol.5. Issue 1. P. 37-45 (Фахове видання).

25. Яцюк М.В., Шевчук С.А., Сидоренко О.О., Шевченко А.М. Ренатуралізація торфовищ Українського Полісся в умовах глобальних змін клімату. Моніторинг та індикатори нейтрального рівня деградації земель в Україні. Збірник статей. Під ред. Л.Д. Проценка. Київ: Простір-М, 2018. С.89-96.

26. Яцюк М.В., Сидоренко О.О., Цвєтова О.В., Тураєва О.В. Моніторинг та особливості гідрогеологічних та гідрологічних умов Шацького поозер’я в сучасних кліматичних умовах. Sciences of Europe. Karlín, Praha. № 67 (2021). С. 51-59.

27. Яцюк М.В., Сидоренко О.О., Цвєтова О.В., Тураєва О.В., Нечай О.М. Природні води Шацького поозер’я в контексті змін клімату. Екологічні науки. № 6(45). К., 2022. С. 48-53 (Фахове видання).

28. Наукові засади розвитку аграрного сектора економіки південного регіону України. За науковою редакцією: М.І. Ромащенка, Р.А. Вожегової, А.П. Шатковського. Херсон: ОЛДІ-ПЛЮС, 2017. 438 с

29. Воропай Г.В., Яцюк М.В., Яцик М.В. [та ін.]; за ред. Г.В. Воропай. Управління водним режимом за вирощування перспективних кормових культур на осушуваних землях. Київ: Аграрна наука, 2022. 244 с.

30. Попов В.М., Матяш Т.В., Таргоній М.М., Яцюк М.В., Музика О.П., Сорока Н.В., Шліхта В.В. Модернізація зрошувальних систем із використанням саморегулювання водоподачі. Київ: Аграрна наука, 2022. 128 с.

31. Методики гідрографічного та водогосподарського районування території України відповідно до вимог Водної Рамкової Директиви Європейського Союзу. В.В. Гребінь, В.Б. Мокін, В.А. Сташук, В.К. Хільчевський, М.В. Яцюк, О.В. Чунарьов, Є.М. Крижановський, В.С. Бабчук, О.Є. Ярошевич. Київ: Інтерпрес ЛТД, 2013. 55 с.

32. Ободовський О.Г., Онищук В.В., Розлач З.В., Яцюк М.В. Гідроекологічна безпека урбанізованих заплавних територій у басейні р. Лімниця. Картографія та вища школа. Вип. 10. 2005. С. 140-147.

0524U000420

Lesia Pavliukh

Scientific and Methodological Principles of Phytoremediation Technologies of Wastewater to Improve Environmental Safety of Wastewater Infrastructure

0524U000361

Maryna Kravchenko

Scientific and technological bases of using green structures for effective management of rainwater runoff in an urban environment

0524U000246

Ivan S. Tymchuk

Scientific and methodological bases of biological reclamation and remediation using man-made organic waste

0524U000024

Inna M. Trus

Development of Scientific Foundations for Resource-Efficient and Environmentally Safe Water Use Technologies in Industry

0523U100250

Iryna B. Korduba

Scientific and methodological principles of increasing the environmental safety of the nuclear power industry of Ukraine in extreme operating conditions. On the rights of the manuscript